JP5615996B1 - Torque limiter and torque limiter unit - Google Patents
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Abstract
【課題】コイルバネの小型化を図った場合であっても所定値の回転トルクを得ることができるトルクリミッタを提供することである。【解決手段】コイルバネ13は複数の1巻きのバネを連ねて形成され、樹脂で形成された円筒状の内輪部材12の外周面に接触して締まり嵌めされ、コイルバネ13の一方端は外輪部材14で保持され、内輪部材12と外輪部材14との間のトルクが所定値以下のときはコイルバネ13がスリップせずに内輪部材12と外輪部材14との間でトルク伝達を行い、内輪部材12と外輪部材14との間のトルクが所定値を超えたときはコイルバネ13がスリップして内輪部材12と外輪部材14との間のトルク伝達を遮断する。【選択図】 図1To provide a torque limiter capable of obtaining a predetermined rotational torque even when a coil spring is downsized. A coil spring 13 is formed by connecting a plurality of one-turn springs, is brought into contact with an outer peripheral surface of a cylindrical inner ring member 12 made of resin, and is tightly fitted. One end of the coil spring 13 is an outer ring member 14. When the torque between the inner ring member 12 and the outer ring member 14 is equal to or less than a predetermined value, the coil spring 13 does not slip and torque is transmitted between the inner ring member 12 and the outer ring member 14, and the inner ring member 12 and When the torque between the outer ring member 14 exceeds a predetermined value, the coil spring 13 slips and interrupts torque transmission between the inner ring member 12 and the outer ring member 14. [Selection] Figure 1
Description
本発明は、所定値以下のトルクは伝達し、所定値を超えるトルクの伝達は遮断するトルクリミッタ及びトルクリミッタユニットに関する。 The present invention relates to a torque limiter and a torque limiter unit that transmit torque below a predetermined value and block transmission of torque exceeding a predetermined value.
一般に、トルクリミッタは、所定値を超える過大なトルクが作用したとき、その過大なトルクの伝達を遮断するものであり、例えば、OA機器などのプリンタや複写機の紙送り、搬送や排出部分の機構などに広く用いられている。 In general, when an excessive torque exceeding a predetermined value is applied, the torque limiter cuts off the transmission of the excessive torque. For example, the torque limiter cuts off the paper feeding, conveying and discharging portions of a printer such as an OA device or a copying machine. Widely used in mechanisms.
トルクリミッタには、機械的な摩擦によって回転トルクが得られる接触式のものがあり、接触式のトルクリミッタは、一般に、内輪部材、コイルバネ、外輪部材の3部品で構成されている。内輪部材の外周にコイルバネを締まり嵌めして外輪部材に固定し、内輪部材とコイルバネとの機械的な摩擦によって所定値の回転トルクが得られるようにしている。 There is a contact type torque limiter that can obtain rotational torque by mechanical friction, and the contact type torque limiter is generally composed of three parts, an inner ring member, a coil spring, and an outer ring member. A coil spring is tightly fitted to the outer periphery of the inner ring member and fixed to the outer ring member, and a predetermined rotational torque is obtained by mechanical friction between the inner ring member and the coil spring.
そのような接触式のトルクリミッタとして、外輪部材の内側に内輪部材を回転自在に収納し、内輪部材のまわりにコイルバネを締まり嵌めすると共に、その端部に設けたフックを外輪部材に固定した蓋に係合したものがある(例えば、特許文献1参照)。 As such a contact type torque limiter, the inner ring member is rotatably housed inside the outer ring member, a coil spring is tightly fitted around the inner ring member, and a hook provided at the end is fixed to the outer ring member. (For example, refer to Patent Document 1).
図7は、従来のトルクリミッタの一例を示す構成図である。トルクリミッタ11は、内輪部材12の外周にコイルバネ13を締まり嵌めして、コイルバネ11の一方端を外輪部材14に固定して構成される。コイルバネ13は、螺旋状に旋回した形状であり、内輪部材12の外周面に接触して締まり嵌めされ、内輪部材12の外周面とコイルバネ13との機械的な摩擦によって所定値の回転トルクが得られるようにしている。また、内輪部材12にはシャフト連結溝部12Aが設けられ、このシャフト連結溝部12Aに、図示省略のシャフトに設けられたシャフト連結部が係合してシャフトは内輪部材12に連結される。
FIG. 7 is a configuration diagram illustrating an example of a conventional torque limiter. The
しかし、接触式のトルクリミッタは、内輪部材とコイルバネとの摩擦摺動により回転トルクが得られる構造であり、通常、内輪部材は樹脂で形成され、コイルバネは金属で形成されているので、内輪部材が摩擦摺動により摩耗する。そこで、内輪部材の摩耗を低減するために、内輪部材には炭素繊維を多く含有する高価なPPS(Polyphenylenesulfide)素材を使用している。このことからコスト高となっている。 However, the contact type torque limiter has a structure in which rotational torque can be obtained by friction sliding between the inner ring member and the coil spring. Usually, the inner ring member is made of resin, and the coil spring is made of metal. Wears due to frictional sliding. Therefore, in order to reduce wear of the inner ring member, an expensive PPS (Polyphenylenesulfide) material containing a large amount of carbon fiber is used for the inner ring member. This increases the cost.
また、コイルバネ13として金属に代えて樹脂で形成し、内輪部材12も通常の樹脂で形成したものもあるが、その場合には、所定値の回転トルクが得られない場合がある。特に、トルクリミッタの小型化を図った場合には所定値の回転トルクを得るのが難しくなる。
In addition, some
本発明の目的は、コイルバネの小型化を図った場合であっても所定値の回転トルクを得ることができるトルクリミッタ及びトルクリミッタユニットを提供することである。 An object of the present invention is to provide a torque limiter and a torque limiter unit capable of obtaining a predetermined rotational torque even when a coil spring is downsized.
請求項1の発明に係るトルクリミッタは、複数の1巻きのバネを連ねて形成され前記内輪部材の外周面に接触して締まり嵌めされるコイルバネと、前記コイルバネの1巻き目のバネの一方端を保持する外輪部材と、前記コイルバネの2巻き目以降のバネの一方端は非固定であり前記コイルバネの各々の1巻きのバネの他方端を固定する連結部とを備え、前記内輪部材と前記外輪部材との間のトルクが所定値以下のときは前記コイルバネがスリップせずに前記内輪部材と前記外輪部材との間でトルク伝達を行い、前記内輪部材と前記外輪部材との間のトルクが所定値を超えたときは前記コイルバネがスリップして前記内輪部材と前記外輪部材との間のトルク伝達を遮断することを特徴とする。 A torque limiter according to a first aspect of the present invention includes a coil spring formed by connecting a plurality of one-turn springs and being in close contact with the outer peripheral surface of the inner ring member, and one end of the first- turn spring of the coil spring. An outer ring member for holding the coil, and one end of the second and subsequent springs of the coil spring are non-fixed and a connecting portion for fixing the other end of each of the coil springs is provided. When the torque between the inner ring member and the outer ring member is less than a predetermined value, the coil spring does not slip and torque is transmitted between the inner ring member and the outer ring member. When the predetermined value is exceeded, the coil spring slips to block torque transmission between the inner ring member and the outer ring member.
請求項2の発明に係るトルクリミッタは、請求項1の発明において、前記コイルバネは、2方向に金型が引き抜き可能な形状であることを特徴とする。 A torque limiter according to a second aspect of the invention is characterized in that, in the first aspect of the invention, the coil spring has a shape in which a mold can be pulled out in two directions.
請求項3の発明に係るトルクリミッタユニットは、請求項1または2に記載のトルクリミッタと、前記トルクリミッタの前記内輪部材を貫通して設けられ前記内輪部材に連結されたシャフトとを備えたことを特徴とする。 A torque limiter unit according to a third aspect of the invention includes the torque limiter according to the first or second aspect, and a shaft that is provided through the inner ring member of the torque limiter and connected to the inner ring member. It is characterized by.
請求項4の発明に係るトルクリミッタユニットは、請求項3の発明において、前記トルクリミッタの前記外輪部材に回転ローラ部材を取り付けたことを特徴とする。 A torque limiter unit according to a fourth aspect of the present invention is the torque limiter unit according to the third aspect, wherein a rotating roller member is attached to the outer ring member of the torque limiter.
本発明によれば、複数の1巻きのバネを連ねてコイルバネを形成するので、同じ外径の同じ複数巻きのコイルバネより大きなトルクを出すことが可能となる。従って、コイルバネの小型化を図った場合であっても所定値の回転トルクを得ることができる。 According to the present invention, since a coil spring is formed by connecting a plurality of one-turn springs, it is possible to produce a larger torque than that of the same plurality of coil springs having the same outer diameter. Therefore, even when the coil spring is downsized, a predetermined rotational torque can be obtained.
以下、本発明の実施形態を説明する。図1は本発明の第1実施形態に係るトルクリミッタの構成図である。本発明の第1実施形態に係るトルクリミッタは、図7に示した従来例に対し、コイルバネ13は、複数の1巻きのバネ13a〜13dを連ねて形成したものである。図1では4個の1巻きのバネ13a〜13dを設けた場合を示している。図7と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a configuration diagram of a torque limiter according to a first embodiment of the present invention. In the torque limiter according to the first embodiment of the present invention, the
1巻き目のバネ13aは内輪部材12の外周面に接触して締まり嵌めされ、一方端は外輪部材14に固定され、他方端は連結部15に固定されている。2巻き目のバネ13bは内輪部材12の外周面に接触して締まり嵌めされ、一方端は非固定であり、他方端は連結部15に固定されている。同様に、3巻き目のバネ13c及び4巻き目のバネ13dについても、内輪部材12の外周面に接触して締まり嵌めされ、一方端は非固定であり、他方端は連結部15に固定されている。このように、本発明の第1実施形態では、4個の1巻きのバネ13a〜13dでコイルバネ13を形成する。
The
ここで、コイルバネ13のスリットトルクTsは、下記の(1)式で示される。μは摩擦係数、Nは内輪部材12に巻き付いているバネの有効巻き数である。また、Kは下記の(2)式で示される。
Here, the slit torque Ts of the
Ts=K{1−(1/ε2πμN)} …(1)
K=EIδ/R2 …(2)
Eは縦弾性係数、Iは断面2次モーメント、δは締めしろ(半径分)、Rは内輪部材12の半径である。いま、K=1、μ=0.11とすると、バネが1巻き(N=1)のときはTs(N=1)=0.499、バネが2巻き(N=2)のときはTs(N=2)=0.745、バネが3巻き(N=3)のときはTs(N=3)=0.875となる。Ts = K {1- (1 / ε2πμN )} (1)
K = EIδ / R 2 (2)
E is a longitudinal elastic modulus, I is a secondary moment of section, δ is a margin (for a radius), and R is a radius of the
一方、バネが1巻き(N=1)のバネを3個用いたときのコイルバネ13のスリットトルクTs(3個)は、Ts(3個)=0.499×3=1.497である。一方、3巻きの一つのコイルバネ13のスリットトルクTs(N=3)は、前述のようにTs(N=3)=0.875である。よって、Ts(3個)とTs(N=3)との比は下記の(3)式で示される。
On the other hand, the slit torque Ts (three) of the
Ts(3個)/Ts(N=3)≒1.71 …(3)
バネが1巻き(N=1)のバネを3個用いたときのコイルバネ13のスリットトルクTs(3個)は、3巻きの一つのコイルバネ13のスリットトルクTs(N=3)の約1.7倍のトルクを得ることができる。このように、1巻きのバネを複数設けることにより、同じ大きさの外径のバネで従来よりも大きなトルクを出すことが可能となる。Ts (3) / Ts (N = 3) ≈1.71 (3)
The slit torque Ts (three) of the
次に、本発明の第2実施形態について説明する。図2は本発明の第2実施形態に係るトルクリミッタの説明図であり、図2(a)は構成図、図2(b)は斜視図である。本発明の第2実施形態に係るトルクリミッタは、そのコイルバネ13の形状を2方向に金型が引き抜き可能な形状としたものである。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. 2A and 2B are explanatory views of a torque limiter according to a second embodiment of the present invention, in which FIG. 2A is a configuration diagram and FIG. 2B is a perspective view. The torque limiter according to the second embodiment of the present invention is such that the shape of the
コイルバネ13を樹脂で形成する場合には、金型に樹脂を注入して成型することになる。コイルバネ13は螺旋状に旋回したスパイラル部を有するので、このようなバネ形状では、3方向以上に引き抜き可能な金型をスライドさせて成型しなければならない。そのため、大型の成型機でないと成型することができないので、金型費用や製品単価が高くなる。
When the
図6は従来のコイルバネ13を成型機で成型する場合の説明図であり、図6(a)は従来のコイルバネ13の構成図、図6(b)は図6(a)のZ−Z線での断面図である。図6では外輪14とコイルバネ13とを一体形成する場合を示している。
6A and 6B are explanatory diagrams when the
図6(a)に示すように、Z−Z線での断面で矢印A1方向と矢印A2方向との2方向に金型をスライドさせようとすると、図6(b)に示すように、コイルバネ13は螺旋状に旋回した形状であるので、金型の引き抜き側から見て奥が広く手前が狭くなる。従って、コイルバネ13の外周部16の側壁部17が金型に引っ掛かり金型を取り外すことができない。そこで、本発明の第2実施形態では、コイルバネ13の形状を、2方向に金型を引き抜き可能な形状に形成する。
As shown in FIG. 6A, when the mold is slid in two directions of the arrow A1 direction and the arrow A2 direction in the cross section taken along the line ZZ, as shown in FIG. Since 13 is a spirally swiveled shape, the back is wide and the front is narrow as viewed from the drawing side of the mold. Therefore, the
図5は本発明の第2実施形態におけるコイルバネ13を成型機で成型する場合の説明図であり、図5(a)は本発明の第2実施形態におけるコイルバネ13の斜視図、図5(b)は図5(a)のZ−Z線での断面図である。図5では外輪14とコイルバネ13とを一体形成する場合を示している。
FIG. 5 is an explanatory view when the
図5(a)、図5(b)に示すように、本発明の第2実施形態のコイルバネ13は、直線部とスパイラル部(斜め部)とを有し、図5(a)に示すように、コイルバネ13の直線部の直交する方向のZ−Z線での断面を取り、その断面で、コイルバネ13は、金型の引き抜き側から見て手前が広くて奥が狭くなるように形成される。従って、矢印A1方向と矢印A2方向との2方向に金型をスライドさせても、コイルバネ13の外周部16の側壁部17が金型に引っ掛かることはなくなる。
As shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b), the
このように、本発明の第2実施形態のコイルバネ13は、直線部とスパイラル部(斜め部)とを有し、コイルバネ13の外周部16の断面形状は台形状にする。そして、コイルバネ13の直線部の直交する部分の断面で、コイルバネ13は、金型の引き抜き側から見て手前が広くて奥が狭くなるように形成されるので、コイルバネ13の外周部16の側壁部17が金型に引っ掛かることはなくなる。従って、コイルバネ13の金型サイズを小さくでき、小型の成型機での成型が可能になり、金型費用及び製品単価を抑制できる。
As described above, the
図2(a)、図2(b)において、各々のバネ13a〜13dは直線部とスパイラル部(斜め部)とを有する。そして、これらのバネ13a〜13dの配置は、図1に示した第1実施形態と同様に、1巻き目のバネ13aは内輪部材12の外周面に接触して締まり嵌めされ、一方端は外輪部材14に固定され、他方端は連結部15に固定されている。以下、2巻き目のバネ13b、3巻き目のバネ13c及び4巻き目のバネ13dについても、内輪部材12の外周面に接触して締まり嵌めされ、一方端は非固定であり、他方端は連結部15に固定されている。
このように、本発明の第2実施形態では、4個の1巻きのバネ13a〜13dでコイルバネ13を形成する。また、コイルバネ13は、直線部とスパイラル部(斜め部)とを有し、コイルバネ13の外周部16の断面形状は台形状にし、コイルバネ13の直線部の直交する部分の断面で、コイルバネ13は、金型の引き抜き側から見て手前が広くて奥が狭くなるように形成される。これにより、2方向に金型が引き抜き可能となる。2A and 2B, each of the
Thus, in the second embodiment of the present invention, the
図3は本発明の第3実施形態に係るトルクリミッタユニットの一例の構成図である。この一例のトルクリミッタユニットは、図1に示したトルクリミッタ11にシャフト18を装着したものである。樹脂で円筒状に形成された内輪部材12にシャフト18を貫通して、トルクリミッタユニットを形成している。シャフト18は、シャフト18に設けられたシャフト連結部19が内輪部材12の内面に設けられたシャフト連結溝部12Aに係合して、シャフト18は内輪部材12に連結される。
FIG. 3 is a configuration diagram of an example of a torque limiter unit according to the third embodiment of the present invention. The torque limiter unit of this example is obtained by mounting a
図3では、図1に示した第1実施形態のトルクリミッタ11にシャフト18を装着したトルクリミッタユニットを示したが、図2に示した第2実施形態に示したトルクリミッタ11にシャフト18を装着し、トルクリミッタユニットを形成するようにしてもよい。
3 shows the torque limiter unit in which the
図4は本発明の第3実施形態に係るトルクリミッタユニットの他の一例の構成図である。この他の一例のトルクリミッタユニットは、図3に示したトルクリミッタユニットに対し、トルクリミッタ11の外輪部材14に回転ローラ部材20を追加して取り付けたものである。図3と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。
FIG. 4 is a configuration diagram of another example of the torque limiter unit according to the third embodiment of the present invention. In another example of the torque limiter unit, a
このトルクリミッタユニットのトルクリミッタ11に回転ローラ部材20が取り付けられている。回転ローラ部材20のローラ部21は、例えば、複写機の用紙ストックからカット紙を連続して送り出すゴムローラである。
A
図4では、図1に示した第1実施形態のトルクリミッタ11にシャフト18を装着したトルクリミッタユニットを示したが、図2に示した第2実施形態のトルクリミッタ11にシャフト18を装着してもよい。
4 shows the torque limiter unit in which the
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 As mentioned above, although some embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
11…トルクリミッタ、12…内輪部材、12A…シャフト連結溝部、13…コイルバネ、14…外輪部材、15…連結部、16…外周部、17…側壁部、18…シャフト、19…シャフト連結部、20…回転ローラ部材、21…ローラ部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
複数の1巻きのバネを連ねて形成され前記内輪部材の外周面に接触して締まり嵌めされるコイルバネと、
前記コイルバネの1巻き目のバネの一方端を保持する外輪部材と、
前記コイルバネの2巻き目以降のバネの一方端は非固定であり前記コイルバネの各々の1巻きのバネの他方端を固定する連結部とを備え、
前記内輪部材と前記外輪部材との間のトルクが所定値以下のときは前記コイルバネがスリップせずに前記内輪部材と前記外輪部材との間でトルク伝達を行い、前記内輪部材と前記外輪部材との間のトルクが所定値を超えたときは前記コイルバネがスリップして前記内輪部材と前記外輪部材との間のトルク伝達を遮断することを特徴とするトルクリミッタ。 A cylindrical inner ring member made of resin;
A coil spring that is formed by connecting a plurality of one-turn springs and is fitted in contact with the outer peripheral surface of the inner ring member;
An outer ring member holding one end of the first spring of the coil spring ;
One end of the second and subsequent springs of the coil spring is unfixed, and includes a connecting portion that fixes the other end of each one-spring of the coil spring,
When the torque between the inner ring member and the outer ring member is a predetermined value or less, the coil spring does not slip and torque is transmitted between the inner ring member and the outer ring member, and the inner ring member and the outer ring member A torque limiter characterized in that when the torque between them exceeds a predetermined value, the coil spring slips to interrupt torque transmission between the inner ring member and the outer ring member.
前記トルクリミッタの前記内輪部材を貫通して設けられ前記内輪部材に連結されたシャフトとを備えたことを特徴とするトルクリミッタユニット。 The torque limiter according to claim 1 or 2,
A torque limiter unit comprising: a shaft provided through the inner ring member of the torque limiter and connected to the inner ring member.
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